Estructura i Funcionament Cel·lular: Guia Completa

1. Orgànuls no membranosos i partícules cel·lulars

• Ribosomes: Orgànuls diminuts (de 23 a 32 nm) compostos per una subunitat petita i una de gran separades per un solc. La seva funció principal és la síntesi de proteïnes i poden trobar-se agrupats formant poliribosomes.
• Proteasomes: Complexos proteics amb forma cilíndrica i tancada, molt abundants a la cèl·lula. S’encarreguen del control del cicle cel·lular i de l’apoptosi; el seu mal funcionament pot originar diverses malalties.
• Vaults: Partícules buides compostes per ARN o proteïnes que intervenen en el transport de substàncies i en processos de defensa cel·lular.

2. El citoesquelet

És un esquelet tridimensional, flexible i canviant, que proporciona suport estructural a la cèl·lula. Es compon de tres tipus de filaments:

• Microfilaments d’actina: Presents en cèl·lules musculars, intervenen en la contracció muscular i la divisió cel·lular.
• Filaments intermedis: De gruix intermedi, mantenen la forma cel·lular i estan compostos per proteïnes com la miosina i la queratina.
• Microtúbuls: Són els filaments més gruixuts, formats per tubulina. No estan presents en procariotes i són fonamentals per a la mitosi i el moviment de cilis i flagels.

3. Proteïnes motores

Proteïnes com la kinesina i la dineïna utilitzen l’energia de la hidròlisi de l’ATP per realitzar treball mecànic. Són les responsables del transport actiu de vesícules i proteïnes pel citoplasma, la formació del fus mitòtic i la separació de cromosomes durant la divisió cel·lular. La dineïna és, a més, crucial per al moviment de cèl·lules com els espermatozoides.

4. Estructures formades per microtúbuls

• Centrosoma: Situat a prop del nucli, actua com el centre organitzador de microtúbuls. Conté el diplosoma, format per dos centríols perpendiculars entre si, envoltats pel material pericentriolar.
• Centríols: Formats per un feix cilíndric de 27 microtúbuls organitzats en 9 triplets. Guien el moviment dels cromosomes i es dupliquen durant la divisió. Són presents en cèl·lules animals i alguns protozous, però absents en la majoria de les plantes i en neurones madures.

5. Estructura i formació de l’axonema

Tant els cilis com els flagels posseeixen una estructura central anomenada axonema, envoltada per membrana plasmàtica i composta per més de 250 proteïnes.

• Configuració 9(2)+2: L’axonema conté nou parells de microtúbuls perifèrics i un parell central.
• Proteïnes clau: La nexina uneix els doblets perifèrics per mantenir la forma cilíndrica, mentre que la dineïna (amb activitat ATPasa) permet el moviment entre els microtúbuls.
• Cos basal (cinetosoma): Situat a la base, és on creixen els microtúbuls de l’axonema. Es forma quan el centrosoma migra cap a la membrana plasmàtica.

6. La membrana plasmàtica

És una estructura dinàmica i asimètrica d'uns 5 nm de gruix que segueix el model de mosaic fluid. Actua com a filtre selectiu, manté les diferències de concentració entre l'interior i l'exterior, i serveix de sensor de senyals externs.

• Composició química: Està formada per una bicapa lipídica (fosfolípids, colesterol i glicolípids) on els lípids són molècules amfipàtiques. Conté proteïnes integrals (que travessen la membrana) i perifèriques, amb funcions transportadores, enzimàtiques o receptors de senyals.
• El glicocàlix: (glúcids en la cara exterior) és clau per a les interaccions cel·lulars.

7. Unions cel·lulars i orgànuls membranosos

Les unions cel·lulars permeten la formació de teixits. En animals destaquen les gap junctions (comunicació), les tight junctions (hermètiques) i els desmosomes (resistència mecànica). En vegetals es troben els plasmodesmes.

• Reticle endoplasmàtic (RE): El RER (amb ribosomes) sintetitza i transporta proteïnes; el REL sintetitza lípids i participa en la destoxicació.
• Aparell de Golgi: Processa, empaqueta i distribueix substàncies mitjançant dictiosomes.
• Lisosomes: Vesícules amb enzims per a la digestió cel·lular (heterofàgia i autofàgia) i participen en l'apoptosi.
• Vacúols: Emmagatzemen aigua i nutrients; en vegetals mantenen la turgència.
• Peroxisomes i Glioxisomes: Realitzen processos oxidatius i eliminen el peròxid d'hidrogen tòxic mitjançant la catalasa.
• Transductors d'energia: Mitocondris (respiració cel·lular) i cloroplasts (fotosíntesi), ambdós amb doble membrana i DNA propi.

8. Funcionament de les bombes cel·lulars

Les bombes són mecanismes de transport actiu essencials per mantenir l'homeòstasi cel·lular:

• Despesa d'energia (ATP): A diferència del transport passiu, les bombes requereixen energia química en forma d'ATP.
• Moviment contra gradient: La seva funció principal és transportar ions o molècules en contra del seu gradient (electroquímic o de concentració).

Exemples específics

• Bomba de Sodi-Potassi (Na+/K+): Model de transport actiu primari més important per mantenir els potencials de membrana.
• Bomba de Protons (H+) als lisosomes: Mou protons des del citosol cap a l'interior del lisosoma per mantenir un pH àcid (4,8), permetent la digestió enzimàtica sense danyar el citoplasma.
• Transport actiu secundari (Na+-glucosa): No utilitza l'ATP directament; aprofita el gradient creat prèviament (generalment per la bomba de sodi-potassi) per "arrossegar" la glucosa cap a l'interior.